专利名称：具有改进的换热器的燃烧器的制作方法
具有改进的换热器的燃烧器
背景技术：
已知换热器燃烧器。这样的燃烧器典型地包括陶瓷材料或者类似材料的换热器套筒，其间隔开地环绕通向燃烧器头部的轴向气体燃料供给管道。燃烧空气沿着燃料供给管道和换热器套筒之间的环带传输从而在燃烧器头部与气体燃料混合燃烧。燃烧产物气体的一部分以与燃烧空气逆流的形式回到换热器套筒的外部。由于燃烧产物气体的高温，使得换热器套筒变热。因此，传输通过换热器套筒内部的燃烧空气的温度也增加。燃烧空气的温度的增加改善了在燃烧器头部的燃烧。要求改善通过换热器套筒的热传递。为了提供这样的改善的热传递，过去的换热器套筒包括各种弯曲的表面布置，其布置有向外突出的中空的突起。虽然这样的现有的弯曲表面的换热器套筒在某些方面是成功的，但是其通常依靠相互之间形成相对较大的角度的表面突起。也就是说，现有的装置中的突起形成这样的表面，其相对于套筒的基面具有相 对较浅的角度。
发明内容
本发明通常涉及一种燃烧器，其包括换热器，并且更具体地，涉及一种包括陶瓷换热器的燃烧器，该换热器是细长的管状结构，其包括大角度表面的翅片与凹陷相结合的布置，所述凹陷为在沿换热器位于翅片区段之间的位置的周向定位的部分环形区段的形式。换热器用于将热量从沿着外部传输的高温的燃烧产物气体传递到流过内部的低温的燃烧空气。翅片和凹陷的部分环形区段的布置提供了从燃烧产物气体到燃烧空气的高效的热传递。根据本发明的示例性的结构，优于现有技术的优点和替换方式通过换热器提供，其中换热器包括从外表面向外突出的相对陡的角度的翅片的布置，用于与热的燃烧产物气体交结。翅片布置为叠置的齿圈形式。在交替的圈中的翅片在周向相互偏离，从而沿着外表面提供弯曲的流动运输。在齿圈之间，部分环形区段形式的凹陷围绕圆周部分地延伸。凹陷限定了在换热器内部的相应的下伏的表面不规则性，以限定燃烧空气的接触表面，从而进一步帮助燃烧空气的热传递。凹陷沿着换热器的长度方向交错布置，从而沿着内表面提供弯曲的流动传输路径。在用于燃烧器的改进的换热器的实施方式中，换热器具有管状本体，其包括多个从管状本体沿着径向向外延伸的翅片。多个翅片布置为沿着管状本体纵向布置的多个区段，并且在每一个区段内的多个翅片围绕管状本体的圆周布置。相邻区段的翅片在周向上相互偏离。在换热器的另一实施方式中，换热器具有管状本体，其包括多个从管状本体沿着径向向外延伸的翅片。多个翅片布置为沿着管状本体纵向和周向布置，并且在纵向方向上相邻的翅片在周向上相互偏离。多个凹陷布置在管状本体上。在燃烧器的实施方式中，燃烧器包括排气室、换热器和燃料管。换热器连接到排气室上。换热器具有管状本体和喷嘴。管状本体包括多个从管状本体沿着径向向外延伸的翅片，并且多个翅片布置为沿着管状本体纵向布置的多个区段。在每一个区段内的多个翅片围绕管状本体的圆周布置。相邻区段的翅片在周向上相互偏离。燃料管布置在管道本体内并且包括燃烧器头部。
图I示出了与本发明相符的包括换热器的示例性的燃烧器的简明透视图；图2是图I中的示例性的燃烧器的剖视示意图；图3是图I中的示例性的燃烧器的部件分解装配示意图；图4是将换热器轴向置于壳体管道中的分解透视示意图；图5示出了与本发明相符的换热器的简明透视图；
图6是图5的换热器的侧视图；图7是沿着线7-7截取的图5的换热器的剖视图；图8是图5的换热器的一部分的放大的局部视图；图9是图5的换热器的另一侧视图；图10是沿着图9中的线10-10截取的图5的换热器的剖视图；图11是从图10中截取的图5的换热器的一部分的放大的局部视图；图12是沿着图9中的线12-12截取的图5的换热器的剖视图；图13是沿着图9中的线13-13截取的图5的换热器的剖视图；图14是从图13中截取的图5的换热器的一部分的放大的局部视图；和图15是沿着图9中的线15-15截取的图6的换热器的剖视具体实施例方式现在参考附图，在附图中的各个视图中相似的部件用相似的附图标记示出。图I示出了示例性的燃烧器10，其包括从排气室14向外延伸的大体为管状的中空的换热器12。通过参考图2和图3的结合，可以看到换热器12环绕燃料管16，该燃料管向位于燃烧室20内的燃烧器头部18提供燃料。燃烧空气沿着位于燃料管16和换热器12的内表面之间的环形管道24通过，从而运输到燃烧室20。在燃烧室20中，燃烧空气与燃料发生氧化反应从而产生热的燃烧气体，该气体通过喷嘴26排出进入炉子(未示出)。如图4所示，换热器12通常基本上沿着壳体管道组件30的轴线方向延伸，组件30可以是多件或者一体的结构。如果要求间接加热可以提供封闭端部延伸管道。在操作中，由燃烧器产生的加热的燃烧产物气体的至少一部分沿着位于换热器12的外表面和壳体管道组件30的内表面之间的传输路径传输回排气室14。因此，传输到排气室14的加热的燃烧产物气体相对于燃烧空气逆流移动，并且换热器的壁形成两种气体流之间的分隔物。换热器12优选地由诸如陶瓷材料等材料形成，从而基本上能够抵抗热疲劳和变形。仅仅是示例并不是限制，特别有用的一种材料是反应烧结碳化硅，虽然如果需要的话其他合适的材料也是可以使用的。根据潜在的合适的做法，发现换热器12可以通过注浆成型法形成。然而如果需要的话，也可以使用其它的成型技术。参考图5和图6，如前面所记载的，换热器12包括从外表面突出的多重的凸出翅片40。在示例性的实施例中，相对于换热器12的长度尺寸基本上纵向地定位翅片40。在示例性的实施例中，翅片40布置在叠置的齿圈结构上，叠置的齿圈结构的每一区段限定围绕换热器12的圆周延伸的一圈翅片。如图所不，在其它每一圈中的翅片基本上相互对齐排列，同时在相邻圈中的翅片如图11所示以角度ε错开排列。角度ε可以是任何合适的角度。在部分实施例中，角度ε可以是接近11. 3度。此布置提供了用于加热的燃烧产物气体穿过换热器外部的弯曲的运输路径，从而促进热传递。参考图6-图15，翅片40可以以相对较陡的角度向外突出。例如，如图11所示，翅片的主要表面可以以角度Y向外延伸。角度Y可以是任何合适的角度。在部分实施例中，角度Y可以是大约30度，虽然如上所示，可以预期的是也可以使用其它的角度。类似的，翅片的次要表面可以以角度α延伸，其可以是相对比较大的角度。角度α可以是任何合适的角度，并且在部分实施例中，角度α可以与角度Y相等。在部分实施例中，角度α可以是大约30度，虽然如上所示，可以预期的是也可以使用其它的角度。因此，翅片的斜度可以是任何合适的角度。因为翅片的角度和间距，在一圈内的相邻的翅片的表面相配合地形成相对较小的角度。在图11和图14中看得最清楚，由周向相邻的齿形成的角度Θ可以是任何合适的角度。在部分实施方式中，角度Θ可以是大约52. 5度或者更小，虽然如上所示，可以预期的是也可以使用其它的角度。在这点上，可以理解更陡的斜度将产生更小的角度。如图7、图 8和图10-图12中所示的，翅片40具有基本上实心的横截面。然后，如果需要的话也可以使用中空的翅片。如图5-图9和图13-图15中所示的，换热器12还包括位于翅片40的相邻的圈之间的环形区段凹陷42。环形区段凹陷42可以部分的而不是完全地围绕换热器12的圆周延伸，从而限定伸过换热器的内表面的相应的突起。仅仅是示例，根据一种布置，换热器可以包括在每圈翅片之间的一对相对的环形区段凹陷，从而相配合地占据换热器整个圆周的大约270度的角度或者更多。当然，如果需要可以使用其它的布置。如图所示，根据示例的实施方式，环形区段凹陷42沿着换热器的长度在交替的位置基本上相互之间对齐排列，同时在相邻的纵向位置的环形区段凹陷非对齐排列。此布置提供了用于燃烧空气穿过换热器内部的弯曲的运输路径，从而促进热传递。参考图8，环形区段凹陷42可以向内突出，同时具有成角度的侧壁。环形区段凹陷42的侧壁可以形成角度β。角度β可以是任何合适的角度。在部分实施例中，角度β可以是大约30度，虽然如上所示，可以预期的是也可以使用其它的角度。当然，前述的所有变形和改进也都包括在本发明的范围内。因此，可以理解这里公开和限定的本发明延伸到说明书和/或附图中提及或从中明显得出的两个或更多个单个特征的所有可替换的组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种可替换的方面。这里描述的实施方式解释了实施本发明的最佳的方式并且使得其他的本领域技术人员能够使用本发明。权利要求设计为包括可替换的实施方式和由现有技术延伸的等同物。所有在这里引用的参考资料，包括公开出版物、专利申请和专利以相同的程度引入参考，如同每一个参考资料都通过参考单独和明确的表明引入并且在此对其整体进行详细解释。在描述本发明的内容部分中(特别是在下面的权利要求的内容中)，“术语“一个”和“所述”以及类似的用语的使用设计为包括单数和复数，除非在此以其他方式指明或者由上下文得知明显是矛盾的。术语“包括”，“具有”，“包含”和“含有”设计为开放型术语(即，意味着“包括，但是不限于”)，除非有不同的记载。这里的数值范围的记载仅仅是为了方便提及每一个落入范围中的单独的数值的速记方法，除非有不同的记载，并且每一个单独的数值包括在说明书中，如其在这里的单独引用。这里描述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非有不同的记载或者由上下文得知明显矛盾。任何一个和所有例子的使用，或者这里使用的示例性的表达(例，“诸如”)，仅仅是为了更好地阐明本发明并不是为了对本发明的范围进行限定，除非有不同的声明。在说明书中的语言不应认为指明任何没有明确要求的元件作为发明的实施的根本。这里描述的本发明的优选的实施方式，包括对于发明者来说已知的实施本发明的最佳的方式。这些优选的实施方式的各种变形对于本领域技术人员来说在阅读了前面的说明书之后是显而易见的。发明者期望有技术的人员能够正确实施这样的变形，并且发明者期望本发明能够有其它的实施方式而不是这里特别描述的。因此，本发明包括在满足适当的法律的后面的权利要求中引用的发明主题的各种变形和等同物。另外，在所有可能的变 形中的上述元件的任意组合都包含在本发明中，除非有不同的记载或者由上下文可知明显矛盾。
权利要求
1.一种换热器,该换热器包括 管状本体，该管状本体包括从所述管状本体沿着径向向外延伸的多个翅片，该多个翅片布置为沿着所述管状本体纵向布置的多个区段，在每一个区段内的所述多个翅片围绕所述管状本体的圆周布置，并且相邻区段的翅片在周向上相互偏离。
2.根据权利要求I所述的换热器，还包括布置在所述管状本体上的多个凹陷。
3.根据权利要求2所述的换热器，其中所述多个凹陷布置为部分地环绕所述管状本体的圆周。
4.根据权利要求3所述的换热器，其中纵向相邻的凹陷在周向上相互偏离。
5.根据权利要求2所述的换热器，其中所述多个凹陷布置在相邻的翅片区段之间。
6.根据权利要求5所述的换热器，其中在相邻的翅片区段之间布置有至少两个凹陷。
7.根据权利要求I所述的换热器，其中在每一个区段中的所述多个翅片围绕所述管状本体的圆周基本上对齐布置。
8.根据权利要求I所述的换热器，其中所述多个翅片中的每一个以大约30度或者更小的角度延伸。
9.根据权利要求I所述的换热器，还包括位于所述管状本体的端部的喷嘴。
10.一种换热器，该换热器包括 管状本体，该管状本体包括从所述管状本体沿着径向向外延伸的多个翅片，该多个翅片沿着所述管状本体纵向和周向布置，并且在纵向方向上相邻的翅片在周向上相互偏离，并且多个凹陷布置在所述管状本体上。
11.根据权利要求10所述的换热器，其中所述多个凹陷布置为部分地环绕所述管状本体的圆周。
12.根据权利要求11所述的换热器，其中纵向相邻的凹陷在周向上相互偏离。
13.根据权利要求10所述的换热器，其中所述多个凹陷布置在相邻的翅片之间。
14.根据权利要求10所述的换热器，其中所述多个翅片中的每一个以大约30度或者更小的角度延伸。
15.根据权利要求10所述的换热器，还包括位于所述管状本体的端部的喷嘴。
16.一种燃烧器，该燃烧器包括 排气室； 换热器，该换热器连接到所述排气室，所述换热器具有管状本体和喷嘴，所述管状本体包括从该管状本体沿着径向向外延伸的多个翅片，并且该多个翅片布置为沿着所述管状本体纵向布置的多个区段，在每一个区段内的所述多个翅片围绕所述管状本体的圆周布置，相邻区段的翅片在周向上相互偏离；以及 燃料管，该燃料管布置在所述管道本体内并且包括燃烧器头部。
17.根据权利要求16所述的燃烧器，还包括布置在所述管状本体上的多个凹陷。
18.根据权利要求17所述的燃烧器，其中所述多个凹陷布置为部分地环绕所述管状本体的圆周。
19.根据权利要求16所述的燃烧器，其中在每一个区段中的所述多个翅片围绕所述管状本体的圆周基本上对齐布置。
20.根据权利要求16所述的燃烧器，其中所述多个翅片中的每一个以大约30度或者更小的角度 延伸。
全文摘要
燃烧器和用于燃烧器的改进的换热器。该换热器具有管状本体，该管状本体包括从管状本体沿着径向向外延伸的多个翅片。该多个翅片布置为沿着管状本体纵向布置的多个区段，并且在每一个区段内的多个翅片围绕管状本体的圆周布置。相邻区段的翅片在周向上相互偏离。
文档编号F23D11/44GK102859278SQ201080057259
公开日2013年1月2日 申请日期2010年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者D·科里尔 申请人:伊克利普有限公司